保证服务质量的交换机调度技术研究

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近年来IPTV,视频点播等实时应用正在快速增加。为了支持这些实时应用,网络需要提供可保证的服务质量,如端到端延时,延时的抖动等。延时的抖动衡量了流中包的延时的变化。低的延时抖动可以减少目的端所需要的缓存大小,还可以提高网络中流量的可管理性。本文首先关注低抖动调度问题。在贪婪的低抖动调度算法基础上,本文分析了低抖动调度中存在的冗余控制问题,并提出了利用整数序列冗余控制和二分序列控制方案来减少冗余带来的抖动。本文首先证明了整数序列冗余控制和二分序列控制方案的抖动上界小于没有冗余控制时的上界。仿真实验结果表明经过冗余控制,抖动性能得到了很大的提高。并且我们利用二份序列的良好性质大大减小冗余控制实现的复杂度。提高网络服务质量的一个重要手段是提高交换机的带宽。单级交换机结构的速度受限于中心调度器的速度无法得到进一步的提高。负载均衡交换机结构由于没有调度器,易与光技术结合,被认为是最具前景的高速交换机方案。但是负载均衡交换结构存在着包乱序问题。首先,我们提出了在输出端口解决包乱序的方案:动态信箱共享方案。动态信箱共享方案利用了实际网络流量中的两个统计特性:同时处于活跃状态的流的数量是几百的数量级;同一个流之间的包的间隔一般大于包在交换机中的延时。我们利用动态共享的机制来实现按流排序的动态信箱,大大减少了信箱的实现复杂度。利用实际流量进行的仿真实验结果表明了动态信箱共享方案方案的平均延迟优于以前的其他方案,并且很接近理想情况。然后,我们提出了在输入端口解决负载均衡交换机中的包乱序问题的方案。我们证明了在输入端口附加简单的路径分发器,可以得到负载均衡交换机中可乱序的包的间隔上界。利用整流器将同一个流中包的间隔控制在可乱序的包的间隔上界之外,负载均衡交换机将不会出现乱序的情况。通过整流器和路径分发器的结合,可以得到解决负载均衡交换机中的包乱序问题的简单的解决方案。
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